第十七章联轴器、离合器

一、基本内容及学习要求二、学习指导三、典型实例分析四、复习题五、复习题参考答案第十七章联轴器、离合器和制动器回目录1．基本内容（1）联轴器的组成与分类；几种常用联轴器的结构、工作原理、特点以及选择和计算方法。（2）离合器的组成与分类；几种常用离合器的结构、工作原理、特点及其选择。（3）制动器的组成与分类；几种常用制动器的工作原理。一、基本内容及学习要求2．学习要求（1）了解联轴器、离合器和制动器的功用。（2）掌握联轴器连接两轴间位置的补偿原理，联轴器与离合器在功能上的异同点。（3）掌握常用联轴器、离合器和制动器的主要类型、结构特点、工作原理、性能和选择及计算方法。一、基本内容及学习要求3.重点几种常用联轴器、离合器和制动器的种类、工作原理、结构、特点。4.难点各种联轴器、离合器的选用。一、基本内容及学习要求第一节联轴器、离合器的类型一、联轴器、离合器和制动器的功用联轴器和离合器是用来连接两轴（或轴与转动件），并传递运动和转矩的部件。两者的区别是：用联轴器连接的两轴只有在机器停车后，通过拆卸才能彼此分离；而用离合器连接的两轴则可在机器转动过程中随时使两轴分离和接合。制动器是对机械的运动件施加阻力或阻力矩，使其减速、停止或保持静止状态的部件。二、联轴器与离合器的分类无弹性元件联轴器刚性联轴器联轴器套筒联轴器凸缘联轴器夹壳联轴器齿式联轴器十字滑块联轴器弹性联轴器有弹性元件联轴器滑块联轴器万向联轴器滚子链联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器梅花形弹性联轴器轮胎联轴器膜片联轴器星形弹性联轴器下面将对各种联轴器作详细介绍二、固定式刚性联轴器应用最广泛的是凸缘式联轴器GB5843－86。这种联轴器要求两轴线严格对中准确。适用于速度比较低，转矩比较大的场合。三、可移式刚性联轴器1.齿式联轴器(GB8854.3-2001)齿式联轴器是允许两轴作综合位移的，它允许径向位移y≤6.3mm，角位移α≤30′。常用重型机械中。2.十字滑块联轴器两轴线之间允许径向位移y≤0.04d（d为轴径），角位移α≤30′。应用在刚度较大，转速较低的场合，限制转速在n≤300r／min。联轴器动画xyxy轴向位移x径向位移y角位移综合位移x、y、3、双万向铰链机构常将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。安装要求：①主动、从动、中间三轴共面；②主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；③中间轴两端的叉面应在同一平面内。ααC2αα121C为了消除从动轴变速转动的缺点3.万向联轴器当一个轴的位置固定以后，另一个轴可以在任意方向偏斜α角，允许角位移在35°～45°左右。主要用在汽车、拖拉机底盘等机械中。四、弹性联轴器1.弹性套柱销联轴器(GB4323－2002)特点是：结构简单、更换方便，能吸收冲击振动，并能补偿两轴线的位移和偏斜。主要用在连接经常正、反转、启动频繁、载荷比较平稳，传递功率比较大的场合。2.弹性柱销联轴器(GB5014－2003)适用于轴向窜动量大、正反转变化较多和启动频繁的场合。第二节离合器作用：在机器中使两轴随时分离或接合来传递动力。一、牙嵌离合器适用于速度比较低场合。并且不能在机器运转过程中接合。二、圆盘摩擦离合器分单片和多片。多片圆盘摩擦离合器特点是：两轴能在不停车的情况下进行接合，而且接合的比较平稳，冲击振动小，当过载时，摩擦面之间发生打滑，还可以避免损坏其他零件，起到安全装置的作用。应用相当广泛。三、联轴器与离合器的选用1.联轴器与离合器的选择a）通常对于载荷平稳、转速低且稳定、刚性大的短轴可选用刚性固定式联轴器；b）对于载荷平稳、转速低且稳定、刚性小的长轴，为了补偿安装误差和轴或其他相连接件的变形，可选用无弹性元件挠性联轴器；c）对传递转矩较大的重型机械，选用齿轮联轴器；d）对于高速且有冲击振动的轴应选用有弹性元件挠性联轴器。2.选择步骤：a)大部分联轴器已标准化，设计时主要是根据机器的工作要求和特点，结合联轴器的性能选择合适的类型。b)按照连接的主从动轴径、计算转矩和转速在标准中选出相应的型号。在选用时，应使标准中相应型号联轴器的许用最大转矩大于或等于计算转矩，同时被连接的主从动轴径的尺寸要在相应型号联轴器允许的直径范围之内。计算转矩：Tc＝KA×TKA－工作情况系数表17－1。T－电机额定转矩举例：例1凸缘联轴器代号：YL8联轴器40×112GB5843-86表示：Y型轴孔，A型键槽，轴孔直径d=40mm,轴孔长度L=112mm。Y型表示长圆柱型轴孔。该型号说明主动轴和从动轴直径和长度相同。例2：如果主动轴和从动轴直径和长度不相同，分别写为:分子主动轴，分母从动轴。J型和J1型表示：短圆柱型轴孔。865843GB11240BJ6035J8YL1联轴器844323GB4218JB3016ZC3TL联轴器例3：弹性套柱销联轴器表示：分子是主动轴，Z型轴孔（带1：10锥度的锥孔）C型键槽，d1=16mm，L=30mm。分母是从动轴，J型轴孔,B型键槽,d1=18mm,L=42mm。第三节制动器一、制动器的工作原理、组成和类型1.制动器的工作原理制动器多为摩擦制动器，即利用摩擦元件之间产生摩擦阻力矩来消耗机械运动部件的动能，以达到制动的目的。制动器通常安装在机械中转速较高的轴上，这样所需制动力矩和制动器尺寸均可较小。图带式制动器2.制动器的组成制动器主要由制动架、摩擦元件和驱动装置三部分组成。制动架是制动器其他部分安装和支承的基础。摩擦元件与制动轮以面相接触，以产生制动摩擦力矩。驱动装置则将作用于制动器的驱动力放大并传递给摩擦元件以实现制动（紧闸），或使摩擦元件与制动轮脱离接触而松闸。另外，许多制动器摩擦元件的间隙还装有自动调整装置。3.制动器的类型摩擦制动器按摩擦元件的结构型式分为带式制动器、闸瓦式制动器和盘式制动器三类。三、典型实例分析例17-1一碎石机轴与齿轮减速器输出轴相连接。已知工作转矩T=2.5kN·m，减速器输出轴轴径d1=90mm；碎石机轴径d2=100mm，转速n=800r／min，试确定联轴器的型号，并写出其标记。三、典型实例分析解：⑴类型选择因用于低速轴，传递转矩较大，为使结构紧凑，选用齿式联轴器。⑵求计算转矩Tc根据原动机为电动机，工作机为碎石机查得：工作情况系数K=2.3，求得计算转矩为Tc=KT=（2.3×2.5）kN·m=5.75kN·m三、典型实例分析⑶型号选择从机械设计手册（ZB/T19013—1989）查得：GⅡCL7型鼓形齿式联轴器的许用转矩为6300N·m，许用最大转速为3750r/min，轴径范围为50~105mm，故合用。减速器轴端半联轴器用Y型轴孔，轴孔直径d1=90mm，轴孔长度L1=172mm；碎石机轴端半联轴器用J1型轴孔，轴孔直径d2=100mm，轴孔长度L2=167mm。所以联轴器的标记为GⅡCL7联轴器8910913167100172901JZBJY三、典型实例分析常用联轴器的特点和使用条件类别型式特点使用条件联轴器刚性固定式套筒联轴器结构较简单，径向尺寸小，但装拆不方便用于两轴直径较小，同心度高、工作平稳的连接凸缘联轴器结构简单，成本低，能传递较大的转矩对中精度较高，载荷平稳的连接三、典型实例分析常用联轴器的特点和使用条件类别型式特点使用条件联轴器刚性可移式十字滑块联轴器径向尺寸小，寿命较长，但制造复杂，需要润滑用于低速传动，两轴同轴度误差较大的情况齿式联轴器承载能力大，工作可靠，但制造成本高可在高温重载条件下工作，常用在起动频繁，正反转变化较多的场合万向联轴器径向尺寸小，结构紧凑，维护方便，单个使用有附加动载荷，所以常成对使用用于两轴夹角大、或两轴平行但连接距离大的场合三、典型实例分析常用联轴器的特点和使用条件类别型式特点使用条件弹性联轴器弹性套柱销联轴器弹性较好，装拆方便，成本低，但弹性套易损坏，寿命短，要限制使用温度用于连接载荷平稳，需正反转，起动频繁，高速轻载的场合弹性柱销联轴器结构简单，制造容易，维护方便，寿命长，但要限制使用温度用于正反转变化较多，起动频繁的高、低速传动1.问答题⑴联轴器和离合器的功用是什么？两者的功用有何异同？⑵刚性固定式联轴器和刚性可移式联轴器有何区别？各适合于什么工作条件？⑶刚性可移式联轴器和弹性联轴器有何区别？各适合于什么工作条件？⑷刚性凸缘式联轴器有哪几种对中方法？各有什么特点？⑸单万向联轴器的主要缺点是什么？双万向联轴器正确安装的条件是什么？⑹怎样计算联轴器的计算转矩？工作情况系数K与哪些因素有关？四、复习题⑺在下列工况下，选择哪类联轴器较好？试举出一种联轴器的名称。①载荷平稳、冲击轻微，两轴易于准确对中，同时希望寿命较长；②载荷比较平稳、冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移；③载荷不平稳，且具有较大冲击和振动。⑻牙嵌离合器常用的牙形有几种？各有什么特点？⑼为什么要限制圆盘摩擦离合器接合面的数目？⑽制动器常用在哪些场合？它们的工作原理是什么？⑾制动器通常是安装在机器的高速轴上还是低速轴上？为什么？四、复习题2.选择题（1）联轴器与离合器的主要作用是_____。(A)缓和冲击和振动；(B)补偿两轴间的偏移；(C)联接两轴并传递运动和转矩；(D)防止机器发生过载。（2）刚性联轴器和弹性联轴器的主要区别是_____。(A)弹性联轴器内装有弹性件，而刚性联轴器没有；(B)弹性联轴器能补偿两轴间的偏移，而刚性联轴器不能；(C)刚性联轴器要求两轴严格对中，而弹性联轴器不要求对中；(D)弹性联轴器过载时能打滑，而刚性联轴器不能。（3）弹性联轴器不适用于_____工作场合。(A)两轴线有相对偏移；(B)传递较大转矩；(C)两轴线倾斜一角度；(D)工作中有冲击、振动及起动频繁四、复习题（4）安装凸缘联轴器时，对两轴的要求是_____。(A)两轴严格对中；(B)两轴可有径向偏移；(C)两轴可相对倾斜一角度；(D)两轴可有综合位移。（5）齿式联轴器的特点是_____。(A)可补偿两轴的综合位移；(B)可补偿两轴的径向偏移；(C)可补偿两轴的角偏移；(D)有齿顶间隙，能吸收振动（6）下列_____不是弹性套柱销联轴器的特点。(A)结构简单，装拆方便；(B)价格低廉；(C)能吸收振动和补偿两轴的综合位移。(D)弹性套不易损坏，使用寿命长。（7）用于联接两相交轴的单万向联轴器，其主要缺点是______。(A)结构庞大，维护困难；(B)零件易损坏，使用寿命短；(C)只能传递小转矩；(D)主动轴作等速运动，但从动轴作周期性的变速运动。四、复习题（8）桥式起重机两传动轴用齿式联轴器CL2相联，两轴直径相等，轴的转速n=70r/min，如该联轴器许用最大转矩为1400N·m，取工作情况系数K=1.5，试求联轴器能传递的最大功率Pmax。(A)Pmax=10.26kW；（B）Pmax=6.84kW；(C)Pmax=10kW；（D）Pmax=15.39kW。（9）牙嵌离合器只能在__________接合。(A)单向转动时；（B）高速转动时；(C)正反转工作时；（D）两轴转速差很小或停车时。（10）某机器的两轴，要求在任何转速下都能接合，应选择________离合器。(A)摩擦；（B）牙嵌；(C)安全；（D）超越。四、复习题四、复习题（11）牙嵌离合器的常用牙型有矩形、梯形、锯齿形三种，在传递较大转矩时常用的牙型为梯形，这是因为__________。(A)梯形牙强度较高，离合较容易且磨损能补偿；(B)梯形牙与齿接触面间有轴向分力；(C)接合后没有相对滑动；(D)梯形牙便于接合，强度最高，能传递的转矩最大。（12）设计多片圆盘摩擦离合器时，摩擦片的数目不宜取得过多，这主要是为了避免________。(A)离合器分离动作不灵活；（B）各片受力不均匀；(C)轴向尺寸过大；（D）不易散热。3.计算题⑴一直流发电机的转速n=3000r/min，最大功率P=20kW，外伸轴直径d=45mm，试选择联轴器型号(只要求与发电机轴联接的半联轴器满足直径要求)。⑵电动机与离心泵之间用联轴器相联。已知电动机功率P=22kW,转速n=970r